(57)【要約】【課題】  一般的に行われている水生動物飼育用水槽の水交換や洗浄などの時期を著しく遅延若しくは省略することを目的とした水生動物飼育用水の脱窒方法、脱窒装置、及び脱窒用ろ過材を提案する。【解決手段】  本発明の水生動物飼育用水の脱窒方法は、水生動物の飼育用水を、微生物担持体と常温で固体の動植物油脂由来品からなる水素供与体とを混合したろ過材に接触させて処理するようにしたことを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水生動物の飼育用水を、微生物担持体と常温で固体の動植物油脂由来品からなる水素供与体とを混合したろ過材に接触させて処理するようにしたことを特徴とする水生動物飼育用水の脱窒方法。
【請求項２】
収容体の内部に、微生物担持体と常温で固体の動植物油脂由来品からなる水素供与体とを混合したろ過材を充填してなることを特徴とする水生動物飼育用水の脱窒装置。
【請求項３】
常温で固体の動植物油脂由来品を水素供与体として用いることを特徴とする水生動物飼育用水の脱窒用ろ過材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に行われている水生動物飼育用水槽の水交換や洗浄などの時期を著しく遅延若しくは省略することを目的とした水生動物飼育用水の脱窒方法、脱窒装置、及び脱窒用ろ過材に関する。
【背景技術】
【０００２】
水族館等の施設や一般家庭において、各種の淡水魚、海水魚、海獣などの水生動物が飼育されているが、これらの水生動物の飼育に際し、次第に飼育水が汚損し、水槽の内壁面に藻などが付着する現象が見られるようになる。このような現象は、水生動物の観賞を阻害するばかりでなく、水生動物に取っては生活環境が悪化することに他ならない。また、一度付着した藻などは、拭き落とす等の物理的な除去手段を取る他はなく、特に巨大水槽などでは極めて重労働となる。そのため、このような現象を防止するために、飼育水の清浄化を図ることは重要な問題である。
【０００３】
そのため、通常は水槽内の飼育水を循環させ、その循環水を砂ろ過等によって処理して水中の浮遊物質を除去する方法が採られている。また、活性炭ろ過等によって水中に溶解している有機物の吸着除去を行う方法も一般的に採用されている。
しかし、上記のろ過材は、固形状の汚損分を除去する目的には有効であるが、餌や糞尿などから増加する窒素分は、イオン状態で水に溶解している。即ち水槽内部は好気性状態に保たれるので、有機体窒素やアンモニウムイオンは、好気性菌の働きで亜硝酸、硝酸イオンへ変化して水に溶解している。そのため、上記のろ過材ではこのような亜硝酸、硝酸イオンを除去することができない。
【０００４】
一般的に排水（廃水）処理などでは、窒素分の除去法として嫌気性状態で脱窒菌によって脱窒する方法（生物学的処理）が採られる。例えばメタノールを水素供与体として利用する脱窒反応は、以下の式で表される。
６ＮＯ3-＋５ＣＨ3ＯＨ  →  ３Ｎ2＋５ＣＯ2＋７Ｈ2Ｏ＋６ＯＨ-
６ＮＯ2-＋ＣＨ3ＯＨ  →  ３Ｎ2＋ＣＯ2＋５Ｈ2Ｏ＋６ＯＨ-
この方法は、排水（廃水）を溶存酸素（ＤＯ）の少ない嫌気性条件下に維持し、脱窒菌の硝酸呼吸あるいは亜硝酸呼吸を利用して、硝酸イオンや亜硝酸イオンを窒素ガスに還元するものである。
しかし、水生動物の飼育に用いられる水槽では、好気性状態が必須であり、決して嫌気性状態にはできないという問題がある。また、排水（廃水）処理などでは水素供与体としてメタノールなどが使用されているが、水生動物の飼育には、水生動物の生命を脅かすことになるため、決して適用できない。このように嫌気性状態の作成及び水生動物に安全な水素供与体の使用が問題となる。
【０００５】
前記の生物学的処理を利用し、且つ脱窒菌を嫌気性条件で担持する方法として、微生物担持体を使用する方法がある。即ちこの方法では、微生物担持体の空孔内部のみが嫌気性状態となり、そこに脱窒菌が固定化（担持）される。この脱窒菌は、近くに存在する水素供与体を栄養源（消費源）として水中の硝酸、亜硝酸イオンを窒素ガスと水に分解し、水生動物に悪影響を与える水中の窒素蓄積を防止する。その際、窒素分解と共に水素供与体は消費されるので、一定期間ごとに追加する必要がある。
しかし、窒素除去と共に消費される水素供与体として、メタノールなどの液状のものを用いる場合には、生成が予想される窒素分と同量以上を予め添加しなければならず、水生動物への影響（毒性等）が大きく、到底適用できないものであった。また、水素供与体の極少量を、その都度添加する方法では管理が困難であった。
【０００６】
そのため、特許文献１などには、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、バルチミン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸などの高級脂肪酸やミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコールなどの高級アルコールを、ウレタンスポンジなどに含浸させてろ材として用いることにより、前述の問題を解消しようとする提案もなされている。
【特許文献１】特開２００２−２６３６８５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１の方法にて使用される高級脂肪酸や高級アルコールも、前記メタノールほどではないにしても、やはり水生動物への影響がないわけではなく、しかも脱窒菌の栄養源（消費源）としては好適とはいえず、より安全に且つ脱窒菌に好まれる、即ち好適な水素供与体が希求されていた。さらに、この特許文献１では、高級脂肪酸や高級アルコールを含浸させる目的でウレタンスポンジが用いられているが、このウレタンスポンジ、或いはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系も、少なからず水生動物への影響があることが知られており、これらを嫌気性菌である脱窒菌の担持に用いることは不向きであった。
そこで、本発明は、水生動物への悪影響が全くなく、脱窒菌に栄養源（消費源）として好適な水素供与体を用いた飼育用水の脱窒方法、脱窒装置、及び脱窒用ろ過材を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記に鑑み鋭意研究の末得られたものであり、第一の発明は、水生動物の飼育用水を、微生物担持体と常温で固体の動植物油脂由来品からなる水素供与体とを混合したろ過材に接触させて処理するようにしたことを特徴とする水生動物飼育用水の脱窒方法に関するものである。
【０００９】
また、本発明の第二の発明は、収容体の内部に、微生物担持体と常温で固体の動植物油脂由来品からなる水素供与体とを混合したろ過材を充填してなることを特徴とする水生動物飼育用水の脱窒装置に関するものである。
【００１０】
さらに、本発明の第三の発明は、常温で固体の動植物油脂由来品を水素供与体として用いることを特徴とする水生動物飼育用水の脱窒用ろ過材に関するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第一の発明の脱窒方法は、微生物担持体に担持された脱窒菌が、常温で固体の動植物由来品からなる水素供与体を好適な栄養源（消費源）とするため、水中の硝酸、亜硝酸イオンを窒素ガスと水に分解して、水生動物に悪影響を与える水中の窒素蓄積を確実に防止することができ、このような脱窒によって藻の発生防止など、好適な飼育環境を長期間に亘って維持させることができる。また、水素供与体は、常温で固体であるため、微生物担持体と混合してろ過材とする際の取扱い性が良好であり、従来のメタノールなどのように継続的（連続的）な追加を必要とすることがない。
したがって、本発明の第一の発明では、上述の脱窒により最終的には水槽内の窒素分は増加することがなく、水生動物に好適な飼育環境を長期間に亘って維持することができ、水の交換などは基本的に必要なくなるか、或いは交換時期を極めて長期化することができる。
【００１２】
また、特に微生物担持体として、内部に空孔を有するセルロース担体を用いることが望ましく、この場合、セルロース担体は天然由来品であり、水生動物への悪影響がなく、しかも脱窒菌の担持に好適である。
【００１３】
また、本発明の第二の発明の脱窒装置は、ろ過材を収容する収容体の形状を限定するものではなく、水槽の大きさや処理（循環）水量に応じて適宜に設定することができる。例えば一槽のみの家庭用水槽には、水槽の側部や上部に付帯させる大きさや形状とすればよく、多槽の水槽には、各水槽から循環水を集水して処理する別装置とすればよく、水族館などのように巨大な水槽を幾つも有する施設では、多量の循環水を処理できるような容量を持つ設備とすればよい。このように、一槽のみの家庭用水槽から水族館などのような巨大な水槽を幾つも有する施設まで、それぞれに応じた各種の製品（設備）として利用することができる。
【００１４】
上記の脱窒方法及び脱窒装置において、水生動物の飼育用水とろ過材とを接触させる態様は限定していないが、どのような態様を選択しても水槽内の飼育用水を循環させて処理効果を拡大することが好ましい。
【００１５】
本発明の第三の発明の脱窒用ろ過材は、常温で固体の動植物由来品からなる水素供与体であり、初期は前記の微生物担持体と混合して用い、その後は消費に応じて水素供与体のみを補充すればよく、前述の脱窒方法を実施でき、水生動物に好適な飼育環境を長期間に亘って維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に用いられる水素供与体は、常温（５〜３５℃）で固体の動植物油脂由来品からなり、その粒径等は特に限定するものではなく、例えば数mm程度或いはそれ以上でもよいし、１mm以下の微粒子でもよい。
この水素供与体としては、具体的には、例えばパラゴム種油、ぬかロウ、ウルシロウ、シュロ脂、ニッケイ脂、モクロウ、ヤシ油、イヌ脂、イタチ脂、牛脂、クマ脂、豚脂、馬脂、アマロウ、カーナバロウ、パームロウ、ミツロウ、綿ロウなどが使用可能である。
また、これらの水添物も使用可能である。その他、常温で液状でも水添することで固体となり得るような例えば水添ホホバ油、水添パーム油、水添ヒマシ油なども使用可能である。
尚、水生動物には、種類によってそれぞれ飼育に適した水温があり、例えば熱帯性の水生動物では常時３０℃以上の水温に調整する水温調整機構を付帯することが望ましいが、水素供与体は、その水温に対して固体であるものを適宜に選択して用いればよい。
【００１７】
また、微生物担持体も、特にその具体的構成について限定するものではなく、例えばセルロース、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリウレタン、活性炭、アルミナ、シリカ、ガラス等が使用可能であって、その粒径も数mm程度或いはそれ以上でもよいし、１mm以下の微粒子でもよい。その中でも多孔性（発泡体）のセルロースは、生分解性に優れた天然高分子であり、生物親和性に優れるため、最も好ましい。即ちセルロース系の微生物担持体と前記水素供与体とを組み合わせてろ過材とした場合には、水生動物への影響が現れないため、極めて好ましい組み合わせである。さらにセルロースは、通気性、吸水性が高く、焼却しても有毒ガスの発生がないといった好適な特性も有している。
また、セルロースは、微生物の餌となるため、長期間の使用では減少してくることがあるが、これを防ぐ目的で一以上の官能性のエポキシ基を有するエポキシ誘導体、具体的にはグリセロールジグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、およびソルビタンポリグリシジルエーテルから選択されるエポキシ誘導体とセルロースとを反応させることによってセルロースの表面補強を図るようにしてもよい（特許第２８５１５２３号公報参照）。
【００１８】
前記水素供与体と微生物担持体は、混合してろ過材とするが、その混合方法は特に限定するものではなく、例えば単に物理的に混合して用いてもよい。
【００１９】
また、本発明の脱窒方法及び脱窒装置において、前記構成のろ過材を、水槽中の飼育用水と接触させる方法は特に限定するものではないが、以下に代表的な態様を示す。
例えば透水性を有する収容体を用い、その内部にろ過材を収容して水槽内に浸漬してもよい。この場合、収容体からろ過材が脱落しない粒度のものを用いればよく、また水槽内の飼育用水は撹拌させていることが望ましい。
或いは上方が開放状であって底部が透水性を有する収容体を用い、その内部にろ過材を収容し（底部にろ過材を敷き並べ）、飼育用水をポンプ等にて上方から供給してろ過材に接触させて処理し、処理された水を収容体の底部から水槽に落下させて戻すようにしてもよい。
或いは収容体を例えば筒状などの流路状に成形すると共に導出口及び導入口を設け、その内部にろ過材を収容し、水槽内の飼育用水をポンプ等にて導入口から導入してろ過材に接触させて処理し、処理された水を導出口から導出して水槽に戻すようにしてもよい。
上記の第一の態様では水槽内の飼育用水を撹拌することにより、第二、第三の態様では飼育用水を循環させて収容体内のろ過材に通水させることにより、水槽内の飼育用水を効率よく脱窒処理することができる。
【００２０】
また、本発明に関するその他の条件は、特記するものはなく、例えば第二の発明に用いる収容体は、処理水量に応じた容量を有するものであればよく、どのような形状であってもよいが、対象となる水生動物飼育用の水槽が家庭用水槽であれば小規模のものが適し、水族館などのような巨大な水槽であれば当然のことながら大規模のものが用いられる。
特に限定するものではないが、水槽と収容体との容量に関する好適な実施態様を一例を以下に示す。
６０Ｌ水槽に、収容体として水槽上部に容量約５５０mlのろ過塔を設置し、該ろ過塔にセルロース系微生物担持体５００mlと水素供与体５０mlを充分混合して充填する。この場合には、水槽内の水をろ過塔の上から落下させる下降流で脱窒させることが可能である。
【実施例１】
【００２１】
＜実施例１＞
６０cm水槽（ジェックス社製ラピレスＲＶ６０型）に収容体として上部フィルター（ジェックス社製ビッグボーイ６０cm）をセットし、フィルターの代わりにセルロース系微生物担持体１０mm角（３Ｍ社製）を５００mlと水素供与体として２〜３mm程度の粒状の綿ロウ５０mlを十分に混合し、ろ過材として平らに敷き詰めた。そして、循環ポンプ（循環能力０．３m3／Hr）を設置し、水槽内の飼育水を上部フィルターへ通水した。
この水槽に人工海水６０Ｌと海水魚コバルト１０匹を入れて水温２４℃に調整し、毎日えさを０．２gを与えながら水の交換はせず蒸発分のみ時々補充しながら飼育した。
【００２２】
＜実施例２＞
４５cm水槽（ジェックス社製ラピレスＲＶ４５型）に収容体として上部フィルター（ジェックス社製ビッグボーイ４５cm）をセットし、フィルターの代わりに表面エポキシコーティングしたセルロース系微生物担持体１０mm角（タイホー工業社製）を３００mlと水素供与体として５〜１０mm程度の粒状の水添ヒマシ油１０mlを十分に混合し、ろ過材として平らに敷き詰めた。そして、循環ポンプ（循環能力０．２m3／Hr）を設置し、水槽内の飼育水を上部フィルターへ通水した。
この水槽に上水４５Ｌと淡水魚として金魚１０匹を入れて水温２２℃に調整し、毎日えさを０．１gを与えながら水の交換はせずに蒸発分のみ時々補充しながら飼育した。
【００２３】
＜実施例３＞
店用什器（飼育水槽）１m3に外付けとして直径３０cmφ，長さ５０cmのプラスチック製筒を収容体としてセットし、循環ポンプ（循環能力１m3／Hr）で什器と接続した。この筒の中にセルロース系微生物担持体１０mm角（３Ｍ社製）３０Ｌと２〜３mm程度の粒状の牛脂１Ｌを十分に混合し、ろ過材として充填し、上から落差で什器内の水を通水し、ポンプにて処理水を什器内に環流させて循環させた。
この什器に淡水魚として金魚（小赤）を１００匹を入れて水温調整なし（約５〜１５℃）で時々、えさを与えながら飼育した。
【００２４】
＜実施例４＞
直径５０cm，容量５０Ｌのポリバケツにセルロース担体１０mm角（３Ｍ社製）１Ｌと１〜２mm程度の粒状のミツロウ１００mlを十分に混合し、ろ過材として網状になった袋（収容体）に詰め、ポリバケツの中に投入した。そして、ポンプ（吐出能力０．２m3／Hr）を設置し、ポリバケツ内の飼育水を撹拌した。
このバケツに上水３０Ｌとみどり亀３匹を入れて、時々えさを与えながら飼育した。
【００２５】
＜比較例１＞
４５cm水槽（ジェックス社製ラピレスＲＶ４５型）に上部フィルター（ジェックス社製ビッグボーイ４５cm）をセットし、フィルターの代わりに表面エポキシコーティングしたセルロース系微生物担持体１０mm角（タイホー工業社製）３００mlを平らに敷き詰めた。そして、循環ポンプ（循環能力０．２m3／Hr）を設置し、水槽内の飼育水を上部フィルターへ通水した。
この水槽に上水４５Ｌと淡水魚として金魚１０匹を入れ水温２２℃に調整し、毎日えさを０．１gを与えながら水の交換はせずに蒸発分のみ時々補充しながら飼育した。
【００２６】
＜比較例２＞
４５cm水槽（ジェックス社製ラピレスＲＶ４５型）に上部フィルター（ジェックス社製ビッグボーイ４５cm）をセットし、フィルターの代わりに水素供与体として５〜１０mm程度の粒状の水添ヒマシ油３００mlを平らに敷き詰めた。そして、循環ポンプ（循環能力０．２m3／Hr）を設置し、水槽内の飼育水を上部フィルターへ通水した。
この水槽に上水４５Ｌと淡水魚として金魚１０匹を入れ水温２２℃に調整し、毎日えさを０．１gを与えながら水の交換はせずに蒸発分のみ時々補充しながら飼育した。
【００２７】
〔結果〕
実施例１〜４では、何れも６〜１２ヶ月の連続飼育でも飼育水中の窒素分増加は見られず、飼育水も透明な状態であった。
比較例１としてセルロース微生物担持体のみ、比較例２として水素供与体のみを使用したが、何れも飼育水中の窒素分の増加が１日当り窒素として２mg／Ｌもあり、日毎に窒素分は蓄積していった。また、飼育水も当初の透明状態から次第に濁りを生じ、約１ヶ月後には水槽のガラス壁面に藻の発生が認められ、ガラス壁面を通して内部を眺めることが困難になった。
【００２８】
以上本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りどのようにでも実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
一槽のみの家庭用水槽から水族館などのような巨大な水槽を幾つも有する施設まで各種の水生動物の飼育用水槽に適用することができる。